Согласно наблюдениям TESS, самые распространенные планеты в галактике появляются не вокруг самых распространенных звезд

По оценкам астрономов, в нашей галактике на каждую звезду приходится как минимум одна планета. Эти миры, называемые экзопланетами, вращаются вокруг звезд за пределами Солнечной системы. Однако новое исследование Университета Макмастера выявило неожиданный факт: самые распространенные планеты в нашей галактике вращаются не вокруг самых распространенных звезд.

Вокруг звезд, подобных нашему Солнцу, чаще всего встречаются субнептуны — планеты, которые, как считается, похожи на Нептун, но меньше его по размеру, — и суперземли — каменистые планеты, масса которых в 10 раз превышает массу Земли. Уже почти десять лет астрономам известно, что эти два типа планет широко распространены вокруг звезд, подобных нашему Солнцу, по всей галактике. Но звезды, подобные нашему Солнцу, составляют лишь малую часть звезд в нашей галактике, и это создает пробел в наших представлениях о том, как формируются планеты.

Переходя к маленьким, тусклым M-карликам

Чтобы восполнить этот пробел, исследователи Макмастера исследовали планеты, вращающиеся вокруг средних и поздних M-карликов. Это маленькие звезды, всего от 8% до 40% размера нашего солнца, которые составляют большинство звезд Млечного Пути. Из-за их тусклости эти звезды исторически было трудно изучать.

Космический телескоп НАСА для поиска транзитных экзопланет (Transiting Exoplanet Survey Satellite, TESS) изменил ситуацию. Наблюдая за новым участком неба каждые 28 дней, телескоп за 26 месяцев обследует все небо, предоставляя беспрецедентные возможности для изучения этих звезд и вращающихся вокруг них планет.

Субнептуны исчезают вокруг карликов спектрального класса M

Используя данные TESS, команда Макмастера обнаружила, что вокруг карликов спектрального класса M среднего и позднего возраста субнептуны практически полностью исчезают. Вокруг этих звезд вращается множество суперземель, но практически нет субнептунов, что ставит под сомнение существующие теории формирования планет.

«Мы не просто уточнили картину — мы ее изменили. Вокруг этих звезд субнептуны практически исчезают, а значит, механизмы формирования планет здесь другие», — говорит Эрик Гиллис, аспирант кафедры физики и астрономии. Гиллис проводил исследования под руководством Райана Клотье, доцента и заведующего кафедрой экзопланетной астрономии в Канаде.

Переосмысление фотоиспарения и формирования планет

Астрономы долгое время считали, что разница между суперземлями и субнептунами обусловлена фотоиспарением — процессом, при котором интенсивный звездный свет разрушает атмосферу планеты. Карлики спектрального класса от среднего до позднего чрезвычайно активны и должны быть способны эффективно испарять атмосферу планет, но не до такой степени, как в нашем случае, объясняет Гиллис.

Тот факт, что вокруг этих звезд так мало субнептунов, позволяет предположить, что при формировании планет здесь предпочтение отдается мирам с большим количеством воды, а не субнептунам, окутанным газом.

«Если мы хотим понять происхождение планет и жизни, нам нужна полная картина того, как формируются планеты и из чего они состоят. Это исследование приближает нас к разгадке», — говорит Гиллис.

Стремительно развивающаяся область исследований экзопланет

Результаты, опубликованные в The Astronomical Journal, появились в то время, когда наука об экзопланетах стремительно развивается. Первые экзопланеты были открыты всего 30 лет назад — по сравнению с некоторыми другими областями астрономии это мгновение ока.

С тех пор мы смогли изучить лишь малую часть Вселенной, чтобы составить представление о планетных системах. Мы предполагаем, что эти закономерности действуют повсеместно, поскольку одни и те же физические процессы формируют планеты по всей галактике.

«Когда-то наша Солнечная система была единственным примером для подражания. Теперь, благодаря таким миссиям, как TESS, мы можем сравнивать тысячи систем и выявлять закономерности, которые меняют наши представления, — говорит Клутье.

— Уже само по себе удивительно, что самых распространенных планет в нашей галактике нет в нашей Солнечной системе». Благодаря этой недавней работе мы получили более четкое представление о том, откуда берутся суперземли и субнептуны.